![乙酸乙酯皂化反應(yīng)速度常數(shù)的測(cè)定_第1頁(yè)](http://file3.renrendoc.com/fileroot_temp3/2022-5/4/e94b281c-4acf-49f6-9188-6f94cede0909/e94b281c-4acf-49f6-9188-6f94cede09091.gif)
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![乙酸乙酯皂化反應(yīng)速度常數(shù)的測(cè)定_第4頁(yè)](http://file3.renrendoc.com/fileroot_temp3/2022-5/4/e94b281c-4acf-49f6-9188-6f94cede0909/e94b281c-4acf-49f6-9188-6f94cede09094.gif)
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1、乙酸乙酯皂化反應(yīng)速度常數(shù)的測(cè)定一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 用電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速度常數(shù)和活化能。2 通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解二級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn),學(xué)習(xí)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的求解方法。3 掌握測(cè)量原理,并熟悉電導(dǎo)率儀的使用。二. 實(shí)驗(yàn)原理:乙酸乙酯皂化反應(yīng)是二級(jí)反應(yīng),反應(yīng)式為:CH3COOC2H5+OH-=CH3COO-+C2H5OH設(shè)時(shí)間t時(shí)生成物的濃度為x,則反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式為 (1)其中k為反應(yīng)速度常數(shù)。當(dāng)a=b時(shí),(2)積分得 (3)由實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同t時(shí)的x值則可算出不同t時(shí)的k值,若k為常數(shù),則證明是二級(jí)反應(yīng)。通常,以x/(a-x)t作圖,若所得為直線,證明為二級(jí)反應(yīng),并可從直線斜率求出k??捎呻妼?dǎo)法測(cè)定不
2、同t時(shí)的x值。根據(jù):l 對(duì)于稀溶液,強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率與其濃度成正比,溶液的總電導(dǎo)率等于組成溶液的電解質(zhì)的電導(dǎo)率之和。l 在本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)物中只有NaOH是強(qiáng)電解質(zhì),生成物只有CH3COONa是強(qiáng)電解質(zhì),而氫氧根離子的電導(dǎo)率比乙酸根的電導(dǎo)率大得多,因此,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,氫氧根離子的濃度不斷減小,溶液的電導(dǎo)率也就隨之下降。假設(shè)A1、A2分別為OH-和CH3COO-的濃度和電導(dǎo)關(guān)系的比例常數(shù),那么有以下關(guān)系式:0=A1a (4)=A2a (5)t=A1(a-x)+ A2x (6)從(4)-(6)式可以推導(dǎo)得到x=a(0-t)/ (-t) (7)(7)式代入(3)中得: (8) (其中0,t,表示反應(yīng)時(shí)間
3、為0,t,)。以t對(duì)(0-t)/t作圖,應(yīng)得一直線,從斜率可以求得k。根據(jù)阿倫尼烏斯方程從兩個(gè)溫度T1,T2下的反應(yīng)速度常數(shù),可求得反應(yīng)的表觀活化能Ea。 (8)三. 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品:儀器: DDS11A型電導(dǎo)率儀一臺(tái);無(wú)紙記錄儀一臺(tái);恒溫水浴一套;DJS1型電導(dǎo)電極一只;雙管反應(yīng)器兩個(gè)大試管一個(gè);100毫升容量瓶一個(gè);20毫升移液管三支;0.5毫升刻度移液管一支。藥品: 0.0200M NaOH溶液;分析純乙酸乙酯;新鮮去離子水或蒸餾水。四. 實(shí)驗(yàn)步驟:1) 熟悉電導(dǎo)率儀的使用。調(diào)節(jié)表頭零點(diǎn),將“校正、測(cè)量”開(kāi)關(guān)打到校正位置,打開(kāi)電源,預(yù)熱數(shù)分鐘,將電極常數(shù)調(diào)節(jié)旋紐調(diào)節(jié)到配套電極的相應(yīng)位置,
4、將“高周、低周”開(kāi)關(guān)打到高周,儀表穩(wěn)定后,旋動(dòng)調(diào)整旋紐,使指針滿刻度,然后將“校正、測(cè)量”開(kāi)關(guān)打到測(cè)量位置,選擇合適的量程,即可用來(lái)測(cè)定溶液的電導(dǎo)率。2) 制成0.0200M乙酸乙酯溶液。將0.20毫升(根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定)乙酸乙酯稀釋至100毫升。注意容量瓶中預(yù)先加入60-70毫升的去離子水,再用移液管將乙酸乙酯加入其中并稀釋至刻度。3) 恒溫水浴調(diào)至300C,將潔凈干燥的雙管反應(yīng)器置于恒溫水浴中,將20ml 0.0200M乙酸乙酯溶液加入粗管,洗并擦凈電極放入粗管。4) 將20ml 0.0200M NaOH 溶液放入細(xì)管管,恒溫10分鐘,記錄儀開(kāi)始記錄。5) 用吸耳球通過(guò)細(xì)管塞子上的小管迅速
5、抽壓兩次將溶液迅速混合,25分鐘后停止記錄,保存數(shù)據(jù),在計(jì)算機(jī)上從相應(yīng)的曲線上讀取1015個(gè)點(diǎn)。6) 重復(fù)以上步驟,測(cè)定35時(shí)的t。7) 注意每次測(cè)完后都要馬上洗凈雙管反應(yīng)器去烘干以備下一步反應(yīng)。電極每次用完后都要洗凈擦干。五. 數(shù)據(jù)記錄及處理:1 將記錄曲線外推到t=0時(shí),求得0值。從表1、表2可見(jiàn),30oC, 0=6.92;35oC, 0=7.41。2 在記錄曲線上選取1015個(gè)點(diǎn),以t對(duì)(0-t)/t作圖,由所得直線的斜率求k。表1. 反應(yīng)溫度30oC條件下不同時(shí)間反應(yīng)體系的電導(dǎo)率溫度30oCNot/st(0 -t)*1000/t106.922686.663.82431156.513.5
6、6541746.343.33352366.183.13663755.892.74774495.752.60685195.642.46696035.512.338106795.412.224117575.312.127128515.221.998139535.121.8891410525.041.787表2. 反應(yīng)溫度35oC條件下不同時(shí)間反應(yīng)體系的電導(dǎo)率溫度35 oCNot/st(0 -t)*1000/t107.4121036.974.27231706.763.82442386.583.48753096.413.23663776.273.02474406.162.84185226.032.64
7、496045.922.467106905.822.304118125.692.118129055.621310045.511.8921410765.461.812圖1. t(0-t)/t圖3 由30.00C與35.00C兩個(gè)溫度下所測(cè)的k值求表觀活化能NoTk(L mol-1 Sec-1)Ea(kJ/mol)1303.150.122441.02308.150.1594文獻(xiàn)值: Ea= 45.1 k J/mol 25.00C k=6.47(L mol-1 min-1)=0.1078(L mol-1 Sec-1)胡英主編,物理化學(xué)(上),高等教育出版社,1999年, p316六. 思考題1. 為什
8、么乙酸乙酯與氫氧化鈉溶液必須足夠?。恳?yàn)樵谙∪芤褐?,每種強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率,與其濃度成正比,所以可以用測(cè)電導(dǎo)率的方法來(lái)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物濃度的變化。2. 被測(cè)溶液的電導(dǎo)主要是哪些離子的貢獻(xiàn)?被測(cè)溶液的電導(dǎo)主要是鈉離子、氫氧根離子和乙酸根作的貢獻(xiàn)。3. 為什么用洗耳球壓溶液混合要反復(fù)兩次,而且動(dòng)作要迅速?實(shí)驗(yàn)要求反應(yīng)液要混合均勻,因此要反復(fù)地壓兩次來(lái)使溶液混合均勻。動(dòng)作迅速是為了避免記時(shí)的誤差。4. 為什么可以用記錄紙的格子數(shù)代替電導(dǎo)率計(jì)算反應(yīng)速度常數(shù)?由于電導(dǎo)率的大小與實(shí)驗(yàn)中的記錄儀的格子數(shù)目成正比,且x=a(0-t)/ (-t), 即轉(zhuǎn)化率值與電導(dǎo)率的單位無(wú)關(guān),因此可以用記錄儀的格子數(shù)來(lái)代替電導(dǎo)率儀的讀數(shù)。5. 反應(yīng)溶液在空氣中放置時(shí)間太長(zhǎng)對(duì)結(jié)果有什么影響?會(huì)影響反應(yīng)物初始濃度的準(zhǔn)確性。若乙酸乙酯溶液在空氣中放
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